编辑: xiaoshou | 2019-08-27 |
第二节:功率电子器件概览 一. 整流二极管: 二极管是功率电子系统中不可或缺的器件,用于整流、续流等.目前比较多地使用 如下三种选择: 1. 高效快速恢复二极管.压降 0.8-1.2V,适合小功率,12V 左右电源. 2. 高效超快速二极管.0.8-1.2V,适合小功率,12V 左右电源. 3. 肖特基势垒整流二极管SBD.0.4V,适合 5V等低压电源.缺点是其电阻和耐压 的平方成正比,所以耐压低(200V以下),反向漏电流较大,易热击穿.但速度 比较快,通态压降低. 目前 SBD 的研究前沿,已经超过
1 万伏. 二.大功率晶体管GTR 分为: 单管形式.电流系数:10-30. 双管形式――达林顿管.电流倍数: 100-1000.饱和压降大,速度慢.下图虚线部 分即是达林顿管. 图1-1:达林顿管应用 实际比较常用的是达林顿模块, 它把GTR、续流二极管、辅助电路做到一 个模块内.在较早期的功率电子设备中,比较多地使用了这种器件.图1-2 是这种器件的内部典型结构. ` 图1-2:达林顿模块电路典型结构 两个二极管左侧是加速二极管,右侧为续流二极管.加速二极管的原理是引进了电 流串联正反馈,达到加速的目的. 这种器件的制造水平是 1800V/800A/2KHz、600V/3A/100KHz 左右(参考). 三. 可控硅 SCR 可控硅在大电流、高耐压场合还是必须的,但在常规工业控制的低压、中小电流控 制中,已逐步被新型器件取代. 目前的研制水平在 12KV/8000A 左右(参考). 由于可控硅换流电路复杂, 逐步开发了门极关断晶闸管GTO. 制造水平达到 8KV/8KA, 频率为 1KHz左右. 无论是 SCR 还是 GTO,控制电路都过于复杂,特别是需要庞大的吸收电路.而且, 速度低,因此限制了它的应用范围拓宽. 集成门极换流晶闸管IGCT和MOS关断晶闸管之类的器件在控制门极前使用了MOS栅, 从而达到硬关断能力. 四. 功率 MOSFET 又叫功率场效应管或者功率场控晶体管. 其特点是驱动功率小,速度高,安全工作区宽.但高压时,导通电阻与电压的平方 成正比,因而提高耐压和降低高压阻抗困难. 适合低压 100V 以下,是比较理想的器件. 目前的研制水平在 1000V/65A 左右(参考).商业化的产品达到 60V/200A/2MHz、 500V/50A/100KHz.是目前速度最快的功率器件. 五. IGBT 又叫绝缘栅双极型晶体管.